实验一简化的RISCCPU设计.pptVIP

*模块2指令寄存器*指令寄存器的触发时钟是clk1，在clk1的正沿触发下，寄存器将数据总线送来的指令存入高8位或低8位寄存器中，但并不是每个clk1的上升沿都寄存数据总线的数据，因为数据总线上有时传输指令，有时传输数据；是不是指令由CPU状态控制器的load_ir信号控制，该信号通过ena口输入到指令寄存器，高电平表示是指令；复位信号高有效，指令寄存器被清为零；每条指令为两个字节，即16位。高3位是操作码，低13位是地址（CPU的地址总线为13位，寻址空间为8K字节）数据总线为8位，所以每条指令需取两次，先取高8位，后取低8位。模块二指令寄存器#2022*模块3累加器*模块三累加器累加器用于存放当前的结果，它也是双目运算中的一个数据来源；复位后，累加器的值是零；当累加器通过ena口收到来自CPU状态控制器load_acc信号时，在clk1时钟正跳沿时就收到来自于数据总线的数据。*模块4算数运算器*模块四算术运算器算术逻辑运算单元根据输入的8种不同操作码分别实现相应的加、与、异或、跳转等基本操作运算；利用这几种基本运算可以实现很多种其它运算以及逻辑判断等操作。*实践项目内容数字电路的数字钟；高级数字系统设计与验证的数字钟；SoC系统开发的数字钟。*实践项目成果*项目第一部分

简化的RISC_CPU设计*设计所用语言VerilogHDL设计所用方法Top-Down设计方法设计所用知识数字电路计算机组成原理高级数字系统设计与验证可综合风格的组合逻辑电路设计有限状态机的设计1、概述#2022*1、概述设计所用开发环境ISE8.2ModelSim6.1设计和实现的目标完成8条指令的RISCCPU设计完成对所设计RISCCPU的验证实现RISCCPU在FPGA开发板上的正确运行*2、什么是RISCCPUCPU的意思中央处理单元的缩写，它是计算机的核心部件RISC的意思精简指令集计算机（ReducedInstructionSetComputer）的缩写*2、什么是RISCCPURISCCPU简介是20世纪80年代才出现的CPU，与一般的CPU相比不仅只是简化了指令系统，而且还通过简化指令系统，使计算机的结构更加简单合理，从而提高运算速度*3、RISCCPU功能分析计算机利用RISCCPU处理信息的步骤01将数据和程序（即指令序列）输入到计算机的存储器中02从第一条指令的地址起开始执行该程序，得到所需结果，结束运行*3、RISCCPU功能分析RISCCPU的作用协调并控制计算机的各个部件执行程序的指令序列RISCCPU的基本功能取指令分析指令执行指令*3、RISCCPU功能分析取指令当程序已经在存储器中时，首先根据程序入口地址取出一条程序，为此要发出指令地址及控制信号。分析指令即指令译码，这是对当前取得的指令进行分析，指出它要求什么操作，并产生相应的操作控制命令。*3、RISCCPU功能分析执行指令根据分析指令时产生的“操作命令”形成相应的操作控制信号序列，通过运算器、存储器及输入/输出设备的执行，实现每条指令的功能，其中包括对运算结果的处理以及下条指令地址的形成。*3、RISCCPU功能分析当程序已经在存储器中时，首先根据程序入口地址取出一条程序，为此要发出指令地址及控制信号。指令寄存器取指令即指令译码，这是对当前取得的指令进行分析，指出它要求什么操作，并产生相应的操作控制命令。译码器分析指令壹贰*3、RISCCPU功能分析执行指令根据分析指令时产生的“操作命令”形成相应的操作控制信号序列，通过运算器、存储器及输入/输出设备的执行，实现每条指令的功能，其中包括对运算结果的处理以及下条指令地址的形成。算术逻辑运算单元（ALU）累加器程序计数器（PC）*3、RISCCPU功能分析取指令01分析指令02执行指令03状态控制器04地址控制器05数据控制器06时钟控制器07RISCCPU整体功能*4、RISC_CPU操作和时序RISCCPU需要执行的操作系统的复位和启动操作总线读操作总线写操作*4、RISC_CPU操作和时序STEP4STEP3STEP2STEP1RISC_CPU的复位和启动操作是通过rst引脚的信号触发执行的；当rst信号一进入高电平，RISC_CPU就会结束现行操作，并且只要rst停留在高电平状态，CPU就维持在